Question

【題目】已知A是圓錐的頂點(diǎn)，BD是圓錐底面的直徑，C是底面圓周上一點(diǎn)，AC＝BD＝2，BC＝1，點(diǎn)M在線(xiàn)段BD上，且BM，平面ABC和平面ACD將圓錐截去部分后的幾何體如圖所示.

（1）求證：CM⊥AD；

（2）求AC與底面所成的角；

（3）求該幾何體的體積.

Answer 1

【答案】（1）證明見(jiàn)解析（2）60°（3）

【解析】

（1）在中通過(guò)解三角形得，從而可證與平面垂直（取中點(diǎn)，是圓錐的高），得線(xiàn)線(xiàn)垂直；

（2）由（1）是直線(xiàn)與底面所成的角，在三角形中求解即可；

（3）該幾何體是半個(gè)圓錐和一個(gè)三棱錐的組合體，由錐體體積公式計(jì)算．

（1）證明：∵C是底面圓周上一點(diǎn)，

∴BC⊥BD，

又∵，

∴∠BDC＝30°，

∴∠CBD＝60°，

在三角形BCM中，由余弦定理得：，

∴BC2＝BM2+CM2，

∴CM⊥BD，

設(shè)O為BD的中點(diǎn)，連接AO，則AO⊥平面BCD，

∵CM在平面BCD內(nèi)，

∴CM⊥AO，

又AO∩BD＝O，

∴CM⊥平面BAD，

又AD在平面BAD內(nèi)，

∴CM⊥AD；

（2）設(shè)O為BD的中點(diǎn)，連接CO，AO，則∠ACO為AC與底面所成的角，

由已知可得AB＝AD＝AC＝BD＝2，所以△ABD為正三角形，，

而CO＝1，所以，

∴AC與底面所成的角為60°；

（3）由題設(shè)知，∠CBD＝60°，

故△BCD的面積，

底面半圓的面積，

所以該幾何體的體積.